2.3.1. Nhiễu - Xuyờn õm
Cú nhiễu xuyờn õm trong cỏc DSL bởi vỡ mỗi dõy trong cỏp của đụi dõy xoắn phỏt ra điện từ. Cỏc trường điện và từ tạo ra dũng điện chạy trong cỏc đụi dõy bờn cạnh dẫn đến tớn hiệu xuyờn õm khụng mong muốn trờn cỏc đụi dõy này. Hỡnh 2.7 minh
hoạ 2 kiểu xuyờn õm thường gặp phải trong DSL. Xuyờn õm đầu gần (NEXT) là loại xuyờn õm xảy ra từ cỏc tớn hiệu đi theo hướng ngược lại trờn đụi dõy xoắn (hoặc là từ bộ phỏt tới bộ thu đầu cuối gần). Xuyờn õm đầu xa (FEXT) cú từ tớn hiệu đi theo cựng một hướng trờn hai đụi dõy xoắn (hoặc từ bộ phỏt tới bộ thu ở đầu xa).
Xuyờn õm cú thể là nguồn nhiễu ảnh hưởng lớn trờn đụi dõy xoắn và thường gõy giảm tớnh năng hoạt động của DSL khi nú khụng được loại bỏ.
Hỡnh 2.7. Nhiễu xuyờn õm NEXT - FEXT 2.3.2.Nhiễu vụ tuyến
Nhiễu vụ tuyến là phần cũn lại của tớn hiệu vụ tuyến trờn đường dõy điện thoại, đặc biệt là của AM quảng bỏ và của cỏc nhà khai thỏc nghiệp dư (HAM).
Tớn hiệu tần số vụ tuyến (RF) ảnh hưởng lờn đụi dõy điện thoại, đặc biệt là dõy trần. Cỏc đường dõy điện thoại làm từ đồng tạo thành anten thu súng điện từ dẫn tới dũng điện tớch cảm ứng so với đất. Điện ỏp chung cho đụi dõy xoắn là một trong hai dõy so với đất - thụng thường hai điện ỏp này giống nhau hai dõy trong đụi dõy xoắn giống nhau. Đường dõy điện thoại cõn bằng cao cho thấy sự suy giảm lớn trong tớn hiệu RF biến thiờn trờn đụi dõy so với tớn hiệu chung. Tuy nhiờn sự cõn bằng sẽ giảm khi tăng tần số, và ở tần số của DSL từ 560 kHz đến 30 MHz, hệ thống DSL
next Cáp Đầu phát Đầu thu Fext Cáp Đầu phát Đầu thu
cú thể chồng lấn lờn băng tần vụ tuyến và sẽ thu nhận mức nào đú của nhiễu vụ tuyến dọc theo cỏc tớn hiệu DSL biến thiờn trờn cựng một đụi dõy thoại. Dạng nhiễu DSL này gọi là RF vào.
Theo cụng thức Foster và Cook, cường độ trường điện từ cho điểm nguồn anten lý tưởng cú năng lượng phỏt Pt đều trong khụng gian, ở khoảng cỏch d là
m V d P d Z P F t f 5.48. t / . 4 . 2 (2.2)
Trở khỏng của khụng gian tự do là Zf = 377 . Mức điện ỏp cảm ứng so với đất từ cường độ từ trường F đi tới dõy phụ thuộc vào đặc tớnh dẫn từ của cỏp. Qua thực nghiệm, điện ỏp cảm ứng bằng cường độ trường điện từ khi biểu diễn bằng vụn/một trong trường hợp xấu nhất. Do đú điện ỏp chung cũng được biểu diễn trong (2.2). Điện ỏp biến thiờn là điện ỏp chung bị giảm bởi thừa số cõn bằng B(f) = B, vỡ thế
B d P Vd t . 48 . 5 (2.3)
Biểu diễn này cú thể sử dụng để ước tớnh cỏc mức nhiễu vào từ cả cỏc trạm vụ tuyến AM và từ cỏc nhà khai thỏc vụ tuyến amateur.
a/ Sự thõm nhập của nhiễu radio nghiệp dư
Truyền dẫn vụ tuyến amateur trong cỏc băng được chỉ ra trong bảng 2.2 Bảng 2.2. Cỏc băng tần radio amateur
Cỏc băng khai thỏc HAM (MHz) Tần số thấp nhất Tần số cao nhất 1,81 3,5 7,0 10,1 14,0 18,068 2,0 4,0 7,1 10,15 14,35 18,168
21 24,89 28,0 21,45 24,99 29,7
Cỏc băng này chồng lờn băng truyền dẫn của VDSL nhưng trỏnh cỏc băng truyền dẫn của cỏc DSLs khỏc. Do đú, giao thoa vụ tuyến HAM chỉ là vấn đề lớn đối với VDSL.
Nhà khai thỏc HAM cú thể sử dụng cụng suất 1,5 kW, nhưng sử dụng cụng suất lớn như vậy rất hiếm khi sử dụng ở cỏc vựng dõn cư đụng hay cỏc vựng cú nhiều đụi dõy điện thoại. Bộ phỏt 400 W ở khoảng cỏch 20 m(30 ft) cú thể gõy ra điện ỏp cảm ứng chung theo chiều dọc khoảng 11 vụn trờn đường dõy điện thoại. Với độ cõn bằng là 33 dB, điện ỏp kim loại tương ứng là 300 mV, là 0 dBm cụng suất trờn đường dõy Z0 = 100 . Cỏc nhà khai thỏc HAM sử dụng băng tần số 2,5 kHz liờn tục với õm thanh (thoại) hoặc tớn hiệu số (mó Morse, FSK), dẫn tới nhiễu PSD xấp xỉ -34 dBm/Hz. Trờn thực tế, cỏc nhà khai thỏc HAM truyền ở cỏc mức thấp hơn hoặc cú thể cỏch xa hơn 10m khi truyền cỏc mức cao hơn. Tuy nhiờn điều này dẫn đến nhiễu PSDs trong khoảng từ -35 dBm/Hz đến -60 dBm/Hz. Hơn nữa, cỏc mức điện ỏp cao như vậy cú thể làm bóo hoà cỏc thiết bị điện từ analog đầu vào.
Cỏc nhà khai thỏc HAM chuyển tần số súng mang vài phỳt một lần và tớn hiệu truyền là 0 (điều chế SSB) khi khụng cú tớn hiệu. Vỡ thế, bộ thu cú thể khụng cú khả năng dự đoỏn được sự xuất hiện của HAM vào.
May mắn thay, tớn hiệu vụ tuyến HAM là băng hẹp và vỡ thế cỏc phương phỏp truyền dẫn cố gắng đỏnh dấu cỏc băng tần hẹp và ớt của cỏc nhiễu này, thực chất là để trỏnh nhiễu hơn là cố gắng truyền qua nú. Một số bộ thu cú cỏc bộ lọc để loại bỏ hiệu ứng này.
b/ AM xõm nhập
Giao thoa vụ tuyến AM xuất phỏt từ trạm phỏt vụ tuyến liờn tục cú độ rộng băng thụng 10 kHz từ 560 kHz đến 1,6 MHz, do đú ảnh hưởng tới tớn hiệu thu ADSL và
VDSL. Nhiều trạm vụ tuyến AM cú thể cựng một lỳc hoạt động trong thành phố và ảnh hưởng lờn đường dõy điện thoại. Cỏc trạm phỏt vụ tuyến AM cú thể phỏt quảng bỏ ở mức cụng suất lờn tới 50000 W và cú thể phỏt tới cụng suất lớn nhất vào buổi tối. Tớn hiệu vụ tuyến AM cú thể là cao hơn 20 dB hoặc hơn nữa so với tớn hiệu HAM, nhưng chỳng ta cần nhớ rằng cỏp cõn bằng thường là tốt hơn ở tần số thấp (giảm từ 10 đến 15 dB). Đồng thời, khoảng cỏch từ cột anten AM cho tới đường dõy thoại thường là 1 km chớ ớt cũng lớn hơn 10 m, và năng lượng trải rộng gấp 4 lần dải thụng (giảm 6 dB). Do vậy, tớn hiệu vụ tuyến AM cú nhiễu PSD khoảng từ -80 dBm/Hz đến -120 dBm/Hz. Tớn hiệu vụ tuyến AM là liờn tục do tớnh chất băng tần hai phớa cộng súng mang. Đặc tớnh nhiễu ADSL và VDSL, sử dụng mụ hỡnh 10 tần số, trong đú tất cả cỏc nhiễu là hỡnh sin.
Mức AM xõm nhập cú thể ngang hoặc trờn mức xuyờn õm và mức nhiễu nền của DSL và vỡ thế khụng thể bỏ qua khi thiết kế. Tuy nhiờn, tớn hiệu vụ tuyến AM khụng đủ lớn để làm bóo hoà đầu cuối analog của cỏc bộ thu DSL.
2.3.3. Nhiễu xung
Nhiễu xung là xuyờn õm khụng ổn định từ cỏc trường điện từ tạm thời gần đường dõy điện thoại. Vớ dụ về bộ phỏt xung là rất đa dạng như mở của tủ lạnh (mụ tơ chạy/tắt), điện ỏp điều khiển thang mỏy (cỏc đường dõy điện thoại trong cỏc toà nhà thường chạy theo đường giếng thang mỏy), và rung chuụng của cỏc mỏy điện thoại trong cựng bú cỏp. Mỗi hiệu ứng này là tạm thời và gõy ra nhiễu xõm nhập vào cỏc đường dõy điện thoại qua cựng một cơ chế cơ bản như nhiễu RF, nhưng thường ở tần số thấp hơn nhiều.
Điện ỏp cảm ứng kim loại thường là vài mV, nhưng cũng cú thể cao tới 100 mV. Cỏc điện ỏp như vậy dường như là nhỏ, nhưng sự suy giảm lớn ở tần số cao trờn đụi dõy xoắn cú nghĩa là ở thiết bị thu xung cú thể là rất lớn so với mức tớn hiệu DSL nhận được. Cỏc điện ỏp ở chế độ này phổ biến gõy bởi xung cú thể gấp 10 lần về biờn độ. Cỏc xung thụng thường kộo dài từ hàng chục đến hàng trăm lần micro giõy nhưng cũng cú thể kộo dài tới 3 ms.
Nhiều nghiờn cứu về xung đều dẫn đến hai mụ hỡnh phõn tớch xung dựa trờn phõn tớch thống kờ của trờn 100 000 xung bởi nhiều nhúm khỏc nhau. Tuy nhiờn, nhiều người cho là xung khụng thể phõn tớch được và nặng về lưu trữ cỏc dạng súng biểu diễn trường hợp xấu nhất. Vỡ thế mụ hỡnh hoỏ xung vẫn cũn đang tranh cói, cú thể là nguyờn nhõn gõy ra xung rất nhiều dạng cho nờn bất cứ tớnh toỏn hay đo đạc nào cũng cần phải cú một số định hướng. Mụ hỡnh phõn tớch sử dụng rộng rói nhất là Cook pulse, lấy tờn của John Cook của BT (trước đõy là viễn thụng Anh Quốc). Cook ghi trờn 100 000 xung và qua mỏy tớnh phõn tớch khoảng 89000 xung trờn đường dõy điện thoại khỏc nhau làm cơ sở cho mụ hỡnh của cỏc phần tiếp theo. 2.3.4. Tương thớch phổ
Tương thớch phổ là thuật ngữ thường được sử dụng để núi lờn mức độ của xuyờn õm tương tỏc giữa cỏc dịch vụ DSL khỏc nhau. Nú cũng thường liờn quan tới sự phỏt RF. Khi số dịch vụ DSL triển khai tăng lờn, điều quan tõm là cỏc giả thiết đưa ra để thiết kế modem cho một dạng dịch vụ sẽ gõy ra lỗi trong thiết bị modem khỏc dựng chung cỏp. Với ISDN, HDSL, ADSL, VDSL và thiết bị khụng tiờu chuẩn cũng được triển khai, cú thể quan sỏt thấy khả năng cỏc trạng thỏi xuyờn õm khụng thể chấp nhận được tăng lờn. Nhúm ANSI cú dự ỏn tiờu chuẩn nghiờn cứu vấn đề này. Phần này chỉ đưa ra cỏc vấn đề và liệt kờ cỏc mật độ phổ năng lượng đó biết. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c/ Can nhiễu giữa cỏc DSL và ghộp kờnh
Tương thớch phổ liờn quan tới khả năng chồng lấn của cỏc băng truyền dẫn trờn cỏc DSL khỏc nhau dựng chung một cỏp hoặc tệ hơn nữa là cựng bú cỏp. Mức xuyờn õm cú thể đủ lớn ở tần số cao phỏ vỡ dịch vụ khỏc. Vớ dụ đặc biệt chỳ ý là mạch T1. Mạch T1 đó được cỏc cụng ty điện thoại triển khai nhiều năm và được thiết kế và chuẩn hoỏ ở thời điểm khi mà cỏc kỹ thuật truyền dẫn chưa hiểu biết rừ về vấn đề tương thớch phổ. Mạch T1 thực chất chia năng lượng từ DC tới 3 đến 4 MHz vào một kờnh để truyền tớn hiệu số 1,544 Mbit/s sử dụng kỹ thuật truyền dẫn cũ rất tốn băng tần và năng lượng. Xuyờn õm từ dịch vụ này lớn hơn bất cứ loại nào khỏc. Rất may là, cỏc đường dõy T1 ngày càng ớt phổ biến do cú sự thay thế dần dần bằng cỏc biện phỏp mới hơn và hiệu quả hơn trong HDSL (Cỏc đường dõy T1 chỉ được thay
-34 -40 -40 -38 -60 ISDN VDSL US-ADSL HDSL DS-ADSL PSD (dBm/Hz) f
thế khi khụng sử dụng nữa). Xuyờn õm HDSL ảnh hưởng tới cỏc dịch vụ khỏc thấp hơn rất nhiều. Truyền dẫn ADSL 6 Mbit/s gấp 4 lần tốc độ T1, nhưng thõm nhập xuyờn õm khỏ thấp. Nú chỉ lan tràn sang cỏc dịch vụ mới hơn như VDSL.
Do vậy, vấn đề là qui định băng tần sử dụng cho cỏc dịch vụ khỏc nhau theo cỏch sao cho sự xõm nhập sang cỏc dịch vụ khỏc trong cựng một cỏp là thấp nhất. Một nguyờn tắc thường được ỏp dụng là một dịch vụ mới cần phải cú độ xõm nhập khụng lớn hơn bất cứ dịch vụ nào đó cú. Hỡnh 2.8 chỉ ra nhiều băng tần khỏc nhau của tớn hiệu xDSL và mức năng lượng gần đỳng. Như chỳng ta cú thể thấy, trong khi cỏc dịch vụ mới hơn cú xu hướng sử dụng băng tần lớn hơn, phổ năng lượng của chỳng lại thấp hơn cỏc dịch vụ hiện tại trong băng tần của cỏc dịch vụ cũ hơn. Nhiễu nền danh nghĩa trờn đụi dõy xoắn khụng được lớn hơn –140 dBm/Hz, vỡ thế cỏc nhiễu này rừ ràng là rất quan trọng. Cỏc DSL băng tần rộng hơn thường truyền ở tần số lớn hơn trờn cỏc đường dõy ngắn hơn trong đú xuyờn õm từ cỏc dịch vụ hiện tại là tương đối nhỏ bởi vỡ tớn hiệu đường dõy bị suy giảm ớt hơn.
Hỡnh 2.8. So sỏnh cỏc mặt nạ của cỏc DSL khỏc nhau d/ Tự can nhiễu
Tự xuyờn õm là xuyờn õm vào một dịch vụ từ DSL cựng loại. Dạng tương thớch phổ này là quan trọng nhất khi một nhà cung cấp dịch vụ chọn cung cấp một dịch vụ nào đú trờn phạm vi rộng. Sau đú, cỏc DSL cựng loại sẽ xuyờn õm vào nhau.
Khụng đối xứng đầu tiờn do Joe Lechleider của Bellcore đưa vào ADSL. ADSL truyền trờn băng tần thu rộng hơn nhiều so với phỏt, và do vậy phần lớn tớn hiệu thu
khụng cú tự xuyờn õm. Điều này cho phộp tớn hiệu thu chạy ở tốc độ lớn hơn nhiều so với truyền dẫn đối xứng cú thể (nờỳ tất cả cỏc điều kiện khỏc là giống nhau). Bởi vỡ cả hai dịch vụ giải trớ (TV trực tiếp và phim theo yờu cầu) và cỏc băng tần khụng đối xứng của cỏc ứng dụng Internet phự hợp với tớnh chất khụng đối xứng của ADSL, sử dụng truyền dẫn khụng đối xứng, vỡ cỏc lý do kỹ thuật, cũng phự hợp nhu cầu thị trường đối với cỏc dịch vụ. Cỏc DSL mới như g.lite và VDSL cũng cú ớt nhất một vài chế độ làm việc khụng đối xứng.
Tự xuyờn õm đầu gần cú thể làm giảm hoặc theo tần số (bằng cỏch sử dụng phổ tần số khụng chồng lấn) hoặc theo thời gian (bằng cỏch đồng bộ tất cả cỏc DSL theo đồng hồ mạng vỡ thế nú truyền thu và phỏt trờn cỏc khe thời gian khỏc nhau). Tuy nhiờn, FEXT sẽ được đưa ra, theo phương phỏp riờng rẽ theo thời gian hoặc theo tần số.
CHƢƠNG III. XUYấN ÂM TRONG MẠNG CÁP NỘI HẠT SỬ DỤNG ADSL
Xuyờn õm giữa cỏc đụi trong loại cỏp nhiều đụi là nhược điểm nổi bật trong bất kỳ hệ thống DSL nào. Nguyờn nhõn của xuyờn õm là do điện dung và cảm ứng tại chỗ nối ( chớnh xỏc hơn là do mất cõn bằng cỏc điểm nối) giữa cỏc dõy. Tại mục này chỳng ta sẽ xem xột cỏc loại hỡnh nhiễu xuyờn õm thống kờ truyền thống. Để cú thể chặn đứng nhiễu xuyờn õm chỳng ta cần phải hiểu thật chớnh xỏc cỏc chức năng trao đổi nhiễu xuyờn õm từ cặp này sang cặp khỏc.
Nếu một cặp được coi là vật gõy nhiễu thỡ điện ỏp và dũng điện cảm ứng gõy ra tại một cặp khỏc sẽ di chuyển theo cả hai hướng, dũng điện và điện ỏp tiếp tục di chuyển cựng chiều với tớn hiệu nhiễu thỡ được cộng vào và tạo nờn nhiễu xuyờn õm đầu xa (FEXT), cũn dũng điện và điện ỏp chạy ngược lại nguồn gõy nhiễu sẽ kết hợp tạo nờn nhiễu đầu gần (NEXT). Quan sỏt hỡnh 3.1 ta thấy nơi đậm nhất biểu thị mức độ tương quan của cỏc tớn hiệu liờn quan. Nếu cả NEXT và FEXT cựng xảy ra trong một hệ thống DSL thỡ núi chung NEXT sẽ mạnh hơn. NEXT tăng theo tần số và tại dải tần số VDSL( lờn tới 15 MHz) thỡ sẽ khụng thể chấp nhận được nữa, do đú hệ thống VDSL được thiết kế để trỏnh cả hai loại nhiễu này. Cỏc vớ dụ ở mục sau đề cập tới nhiễu NEXT tại dải tần ADSL (1,1 MHz) và FEXT tại dải tần VDSL (15 MHz).
Cho tới nay, cỏc giỏ trị tồi nhất của lan truyền nhiễu xuyờn õm nhiều cặp – cặp được chỳ ý nhiều nhất, được cỏc nhà thiết kế modem DSL cũng như cỏc nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để dự đoỏn( thực ra là để cam kết) tốc độ dữ liệu và khả năng lan truyền, đồng thời cũng được dựng làm tiờu chuẩn để kiểm tra cỏc modem DSL. Hiện nay, với việc cú thể sử dụng được hầu như bất cứ tốc độ dữ liệu nào do độ tin cậy của cỏc giao thức truyền dẫn ngày càng tăng lờn, cỏc giỏ trị thống kờ trung bỡnh cũng sẽ quan trọng hơn. Mục 3.3 sẽ đề cập tới mụ hỡnh thống kờ cho cả trường hợp 1% xấu nhất và giỏ trị trung bỡnh. Mụ hỡnh cho loại trung bỡnh chỉ là tạm thời, tuy nhiờn cũng cần phải thật chớnh xỏc để quy hoạch hệ thống.
Hỡnh 3.1. Liờn kết giữa cỏc đụi dõy gõy ra FEXT và NEXT